基于KANO模型与TRIZ理论的多功能护理床优化设计

邢婕 王爱峰

关键词：KANO模型;TRIZ理论;多功能;护理床设计

中国保险行业协会、中国社科院联合发布的《2018-2019中国长期护理调研报告》显示，4.8%的老年人处于日常活动能力重度失能状态，7%的老年人处于中度失能状态，总失能率为11.8%。显而易见，失能老年人护理已成为当今社会亟需解决的难题。虽然绝大部分子女愿意为失能老人提供照料，但是长时间照料、子女的照料意愿以及老人的满意程度都在不断下降[1]，原因莫过于日常护理存在诸多困难。多功能护理床作为最基本的护理用具，在日常生活中拥有重要作用，但存在结构复杂、不易操作等问题。因此，文章基于KANO模型与 TRIZ理论对多功能护理床进行优化设计。

1 KANO模型与TRIZ理论

1.1 KANO模型概述

KANO模型是由日本全面质量管理专家狩野纪昭（NoriakiKano）教授提出的双维度认知模型[2]，其能体现出产品质量性能与用户满意度之间的非线性关系。KANO模型可准确地识别用户需求，快速寻求到影响用户满意度的因素，来解决用户满意度模糊的问题。KANO模型将用户对于产品质量的需求分为必备需求（M）、期望需求（O）、魅力需求（A）、无差异需求（I）、逆向需求（R）和问题需求（Q）6 类。

1.2 TRIZ理论概述

TRIZ理论由苏联科学家阿奇舒勒（Altshuller）创立， 是一种创造性地发现问题和解决问题的系统理论和方法工具[3]。TRIZ理论作为一个系统包括若干方面：一是，问题分析，利用功能分析、因果链分析等工具将问题产品用TRIZ 语言表达成为TRIZ理论问题;二是，问题解决，利用 TRIZ 理论中的工具解决工艺生产中的冲突问题，如40 个发明原理、76个标准解等[4] ;三是，求出普适解，在普适解的指导下转化为特解，得到最终解决方案[5]。TRIZ 理论可指引工程师加快优化的速度，提高发明创新的效率。

2 基于KANO 模型与TRIZ 理论的多功能护理床优化设计流程

2.1 用户需求获取

为了解用户对产品质量的需求，在需求获取阶段，主要采用标准KANO问卷调查的方法收集原始数据，问卷调查的受访者以产品的目标用户为主，研究对象为轻度失能老人、中度失能老人、重度失能老人以及护理人员。采用电子问卷和用户访谈的方式对10个需求进行调研，通过对同一问题进行正、反两方面提问，即是、否满足该需求，从而获得产品的需求特性。

每个问题均有5个答案，按其满意程度排列为：喜欢> 必须如此> 无所谓> 可以承受> 不喜欢。通过正反问题以及5 个答案，参照表1，继而进行二维质量属性归属划分。其中无差异需求（I）、问题需求（Q）不会直接影响用户满意度，因此这两类需求可排除[6]。在以往对于KANO 模型的研究中，因逆向需求（R）是用户不希望产品具有的质量特性，不会对用户的满意度有积极影响，大多不予考虑。但对于研发设计人员来说，逆向需求有着重要的参考价值，有利于规避不良的產品特性，引导其向正向期望方面设计。

2.2 需求权重确定

在传统KANO模型中，是通过对问卷结果简单相加，划分二维质量属性。为了更准确判断属性归属，了解不同需求的重要程度，考虑设计人员在产品设计时存在的现实问题，增加参数K，K 由专家根据经验以及制约因素而确定，其中ΣKA = 3、ΣKM = 3、ΣKI = 9。常见的参数取值见表2。

同时引入必备需求系数（SM）、魅力需求系数（SA）、无差异需求系数（SI）、期望需求系数（SO）、逆向需求系数（SR）划分需求归属，取值最大的需求系数对应的类型即为该项用户需求类型。

（1）式中：N为总人数

统计各类型需求的数量并利用公式（1）计算不同需求系数。得到KANO模型需求系数分析表3。

除了对KANO属性归属的探讨，还可以通过属性归类的百分比计算出Better-Worse 系数，表示某功能可以增加满意或者消除很不喜欢的影响程度。Better可以理解为增加后的满意系数（SSi），Worse则被叫做消除后的不满意系数（SDi ）。当SSi接近1表示对用户的满意度影响越大;SDi通常为负值，绝对值越接近1表示对用户的不满意度影响越大。用户逆向需求系数（SR）寻求不良产品的特质对用户满意度的负面影响系数，最后以需求权重系数（X）判断影响用户满意及不满意需求的重要程度。

必备质量是满足用户基本需求的质量，优化“翻身”“如厕”“坐起”功能并不会提高用户满意度，缺失该功能会降低用户满意度，在产品优化改进时，通常对其功能进行保留，不考虑优化改进。

期望质量是决定用户满意度的关键，“减少褥疮的产生”“床铺干净卫生”是提高失能老人满意度的关键，缺失该质量会造成用户不满意。因此，在多功能护理床改进设计中应尽量满足“减少褥疮的产生”“床铺干净卫生”的需求。

魅力质量是用户未曾想到的质量，一旦具有将会大幅提高用户满意度，缺失该质量不会造成用户不满意。“减少喂食或减少食物滴落”“价格亲民”“减少坐起后侧滑”可大大提高失能老年人的满意度，在优化改进时应着力改善。

无差异型需求不会导致用户满意度的提升或者下降。“没电可使用”“床移动方便”可不予改善。

综上，在众多影响失能老人及护理人员满意度因素中，“减少褥疮的发生”“床铺干净卫生”“减少坐起后侧滑”“减少喂食或减少食物滴落”可转化成为TRIZ理论的工程技术参数，通过多功能床的相关组件合理优化设计来实现。

2.3 产品问题识别

功能分析、因果链分析是TRIZ理论问题识别的主要常用工具，也是解决后期问题的基础，通过功能分析的组件分析、相互作用分析、功能建模可以从功能角度找到工程系统中的问题组件，因其找到的大多是表面缺点，继而进行因果链分析。根据KANO模型所获取的产品需求权重，建立初始缺点，逐级挖掘潜在缺点，可弥补TRIZ问题识别存在的不足。

2.3.1 功能分析

多功能护理床为复杂的系统组件，基于失能老人及护理人员需求权重，选取床板、床垫、桌板、护栏和升降装置作为组件。根据组件作用行为的利弊，区分组件的有用功能和有害功能。有用功能又包括标准功能、过剩功能和不足功能。通过对目标产品――多功能护理床进行功能分析，去除有害功能[7]。功能模型如图1所示。存在以下4点有待改进问题：（1）床垫挤压失能老人，导致褥疮的发生;（2） 失能老年人长时间卧床，清洗、如厕不便，会污染床垫，产生有害功能;（3） 桌板距离失能老人过远，导致饭菜滴落，接触功能存在不足;（4） 床板的助起功能起伏角度大，失能老人坐起后侧滑歪斜，移动功能存在过量。

2.3.2 因果链分析

将用户需求“减少褥疮的产生”反转，生成“产生褥疮”初始缺点，逐级分析初始问题产生的原因，得到因果链分析图2。同样对其他需求进行反转分析，可得到关于多功能护理床的因果链。

2.4 产品问题解决

现代TRIZ提供了技术矛盾与物理矛盾、物场模型、Howto模型、功能导向搜索等问题模型，同时提供了40个发明原理、76个标准解、知识效应库、跨领域解决方案借鉴等问题解决模型。其中矛盾模型应用最为常见，在实际工作中，应鼓励综合应用多种问题模型和问题解决模型来解决问题。

2.4.1 技术矛盾

一个系统在某一个方面问题得到解决的同时又会影响另外一部分的原有性能，表现为同一系统中的不同两个参数之间的冲突[8]，即削弱参数和优化参数之间的冲突。为解决技术矛盾，提出了39个通用工程参数用来描述冲突，根据识别出问题的已知问题，选择想要优化的参数以及会削弱的参数，运用阿奇舒勒冲突矩阵寻找相对应的40个发明原理，得到该问题的可能解。多功能护理床问题可转化为TRIZ 理论的技术矛盾，分别为：（1） 床垫如果能均匀分散失能老人给予的压力，那么患褥疮机率会降低，但是床垫支撑强度便会降低;（2） 床垫如果减少污垢异味的有害因素，那么就会干净卫生，但是护理人员作为系统元素，增加了系统的复杂性;（3） 床板如果升降力度变小，那么发生侧滑概率会减少，但是會降低调节速度;（4） 桌板如果改变原有形状，那么更贴合失能老人，减少饭菜滴落，但是会增大体积。根据矛盾矩阵可找到如表6的对应发明原理，为最终优化改进方案提供理论指导。

2.4.2 物理冲突

多功能护理床物理矛盾分别为：（1） 床垫既需要软减少压力从而减少褥疮的发生，又需要硬保障床板移动功能达到翻身的目的;（2） 桌板既需要距离老人近确保不会滴落饭菜到床上，又需要距离老人远保障有足够的使用空间。根据矛盾矩阵可找到如表7的对应发明原理，为最终优化改进方案提供理论指导。

2.5 设计方案效果

根据KANO模型分析出的需求以及TRIZ发明原理对多功能护理床床垫、床板、桌板设计进行优化改善，产品的创意构思如下：针对床垫的优化改进有以下解决方法：（1） 发明原理3 ：局部质量，减轻局部压力是褥疮最简便最易实施的护理措施，气垫床是较好的选择[9]，可将床垫材质在骶尾部、髋部等易受压部位下置换成气垫材质;（2） 发明原理1 ：分割，将床垫按床板弯曲角度以及易脏程度分割成若干部分，利于床板调节角度及清洗。针对床板的优化改进的方法为发明原理15 ：动态特性，可将床板在坐起时设计成边缘向中间弯曲状态，将失能老年人进行包裹，避免侧滑。

针对桌板的优化改进有以下解决方法：（1） 发明原理7 ：嵌套，可将桌板设计成抽拉式，桌板边缘嵌入中部，使用时将其抽拉出，可节约空间;（2） 发明原理11 ：事先防范，可将桌板调节范围增大，调至紧贴身体的位置。

3 结语

文章以多功能护理床优化设计为例，基于KANO模型与TRIZ理论进行了详细阐述。首先，利用KANO模型识别失能老人与护理人员的满意度与需求;然后，以需求权重系数值最大的4个需求属性作为改进的基础，利用TRIZ分析问题的工具识别影响满意度的问题组件;最后，化解功能组件与用户需求之间的矛盾，优化设计得以实现。在用户需求转化为具体工艺时，会出现冲突问题，二者优势互补，解决了前端用户需求与工艺设计不能衔接的难题，弥补了单一理论的不足。